ClC-3在成骨細胞力學信號傳導中的作用

《ClC-3在成骨細胞力學信號傳導中的作用》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由毛勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：ClC-3在成骨細胞力學信號傳導中的作用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：毛勇
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

ClC-3為電壓門控氯通道之一，早先被定義為容積敏感氯通道；近年研究表明ClC-3的作用不僅僅局限於細胞容積調控，它與細胞增殖、凋亡、破骨細胞的細胞內酸化調節等相關。成骨細胞在力學刺激下，伴隨細胞容積的變化，是否ClC-3介導了這種變化還不清楚。本項目通過細胞體外培養、體外加力實驗、siRNA、螢光物質示蹤、免疫共沉澱等技術探討ClC-3作為力學刺激敏感氯通道的可能性。同時還將揭示ClC-3通過調節細胞內酸鹼平衡影響參與成骨細胞生長的Wnt、TGF-beta、Runx2等信號途徑。本項目旨在藉助於細胞生理學等方面的新近研究結果，給予成骨細胞力學信號轉導機制新的解釋；同時也將探索ClC-3的新功能，為未來使用離子通道藥物治療相關骨疾病奠定基礎。

結題摘要

骨組織對力學刺激特別敏感，能夠感受到各種化學和力學信號的傳導，而且成骨細胞的細胞形態、分化和增殖也均與力學刺激相關。有許多因素調控了骨組織的改建和重塑過程，由於ClC 氯通道基因突變能夠導致一些骨相關的遺傳病，許多學者開始關注氯通道在成骨中的作用。ClC-3是氯通道基因家庭中的重要分子，主要存在於細胞的內體系統。本研究通過觀察力學刺激下成骨細胞ClC-3氯通道的變化，以期探討ClC-3氯通道參與成骨細胞力學信號傳導的可能機制。主要有以下結論： 一、通過對 MC3T3-E1 細胞給予1atm持續性靜壓力刺激，分別刺激8h、24h後，real time PCR檢測，觀察到成骨相關因子Alp、Ocn、Bsp的mRNA水平有明顯升高，提示力學刺激能夠影響成骨細胞的分化，成功建立了加壓模型。 二、給MC3T3-E1 細胞持續性靜壓力刺激後，real time PCR檢測了相關信號通路分子mRNA水平，發現Runx2，β-catenin，Lrp6的mRNA水平都相對升高，Pvrl在壓力刺激後變化不明顯，但Tgf-β在受力後，表達量降低，表現出與力學刺激呈負相關。表明Tgf-β能夠與Wnt信號通路互動作用,共同參與細胞的發育和分化。成骨細胞受到壓力負荷後，可使其內部的信號通路激活，調節其基因表達，最終影響骨改建。 三、將MC3T3-E1 細胞力學刺激後，其ClC-3氯通道mRNA水平顯著升高，提示ClC-3氯通道對力學刺激敏感。並用免疫螢光染色方法，在蛋白水平印證了這一結果。利用基因轉染的方法對Clcn3基因上調或下調，成骨相關基因及部分信號通路分子表達水平也相應升高或降低，這就從正反兩個方面說明了ClC-3氯通道能夠促進成骨相關基因的表達，從而能夠促進細胞的成骨分化過程。當轉染後再對細胞施以靜壓力刺激，過表達後載荷時，相關基因mRNA水平表達顯著增高，而干涉後載荷時，mRNA水平也相對升高，恢復到相當對照組的水平，這可能是由轉染效率的影響。這個結果明確提示一定的力學刺激環境可以激活成骨細胞ClC-3氯通道，後者可以調節成骨相關基因及細胞內的信號通路，平衡成骨和破骨關係，最終影響骨的改建。